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地震作用下墩顶合理支承宽度研究
| 论文题名： | 地震作用下墩顶合理支承宽度研究 |
| 关键词： | 桥梁工程;墩顶支承宽度;两邻跨振动圆频率比;有限元方法;支座性能 |
| 摘要： | 桥梁的落梁震害在破坏性地震中较为常见，导致其落梁的主要原因在于桥梁墩顶宽度的不足。目前我国《公路桥梁抗震设计细则》针对墩顶支承宽度的规定是引用日本新桥梁抗震设计规范的取值，可以看出我国还缺乏对支承宽度深入的研究。但值得注意的是:该规定所给桥梁支承宽度的计算公式只与桥梁跨径这一参数有关，忽略了桥梁整体的动力特性。本文着重研究相邻两跨振动圆频率比与支承宽度的关系，得出一个全新的支承宽度公式。另外，考虑到桥梁支座作为桥梁抗震中重要的耗能减震的构件，研究其参数与墩顶支承宽度之间的相互关系。综合上述分析，得到以下研究成果: (1)合理支承宽度理论研究 1.提出用于计算墩顶支承宽度的桥梁计算模型，建立计算所需质量矩阵，刚度矩阵。并以此计算模型得到动力方程。对反应方程式进行傅里叶变换，将两跨梁体的位移反应式由时域范围转换到频域范围，得到在频域范围内的支承宽度表达式。 根据随机振动理论，提出由功率谱密度函数和互相关函数组成的空间地震动模型。结合频域范围内的支承宽度表达式，得到支承宽度的功率谱密度函数。以此求解一致激励下支承宽度峰值反应。 2.运用数据处理软件Matlb，对支承宽度峰值反应式进行数值积分，得到不同μ值（两跨振动圆频率比）下支承宽度值。运用最小二乘原理拟合曲线，得到支承宽度的公式。 3.对数值结果进行分析讨论，建议在实际工程中，桥址应尽量选择在坚硬场地，所建两邻跨桥梁振动圆频率比要达到2以上以及增加桥梁结构阻尼比。 (2)合理支承宽度有限元分析 为了论证所提公式的适用性，建立了两种类型的桥梁有限元模型进行讨论，即规则桥梁和非规则桥梁（按墩高是否超过30m进行划分）。 对有限元模型进行线性动力时程分析，从计算所得结果可以得到: 1.在五条地震波激励下，可以发现:随着设计加速度的增加，墩顶所需支承宽度随之递增。 2.当仅改变模型墩高时，所需支承宽度并不随墩高的增加而随之加大。 3.在地震波激励下，随着设计加速度的增加，支承宽度值已经超越《公路桥梁抗震设计细则》规定所对应的值。而运用本文所提公式得到的支承宽度能满足所需支承宽度。 (3)支座性能对支承宽度的影响研究 支座的阻尼系数和剪切刚度对支座的抗震性能起到控制性的作用，因此对支座这两种参数展开分析得到: 1.随着支座阻尼系数的增加，所需支承宽度会越来越小。但支承宽度下降的趋势趋于平缓。 2.同样，随着支座剪切刚度的增加，所需支承宽度也随之递减。 |
| 作者： | 汪旭 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 邹中权 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南科技大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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